激活促肾上腺皮质激素释放激素2型受体对心肌梗死合并心力衰竭状态下的正性肌力及致心律失常作用的分子机制

Beyond their function as primary activators of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, CRF and its analogs induce, via CRF2 receptor, increases in cardiac output and left ventricular ejection fraction together with a decrease in systemic vascular resistance and a significant increase in plasma brain natriuretic peptide respectively via CRF2 receptors in experiments. Our previous studies suggust that UcnII, a selected CRF2 receptor angonist, produces both cardiac inotropic and pro-arrhythmic effects mediated via activation of CRF2 receptors in a cAMP/PKA- and Ca2+/CaMKII-dependent manner in ventricular myocytes, but the mechanisms underlying those changes are largely unknown. The present project raises a hypothesis that UCN2 may also induce stress in vivo and vitro, especially in a myocardial infarction model and modulate CRF2 receptor experssion, SR Ca2+ pump, NCX, RyR, IK and heart rate variability to induce cardiac inotropic effect and irregular heart beat events. The present project will aim to test the above hypothesis related to the mechanisms of the UCN2-induced inotropic and pro-arrhythmic effects using Patch-Clamp, Western-Blot and PCR techniques,an antangonist or an angonist of CRF2 receptor, and continuous ECG recordings in a myocardial infarction model. This project will determine whether or not UCN2 in vivo also display arrhythmogenic potential, and evaluate the possible involvement of the signaling pathways in the inotropic and pro-arrhythmic effects of UCN2 in cardiomyocytes, which may help us to find a new pro-arrhythmic factor and open a new treatment option for the benefit of the myocardial infarction patients with heart failure and arrhythmias.

CRF与其类似物除作为下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴原始激活因子外，尚经激活CRF2R增加心输出量、降低外周阻力与增加血浆BPN。申请人预初实验表明UCN2（CRF2R激动剂）经CRF2R产生cAMP/PKA与Ca2+/CaMKII依赖的正性肌力同心肌细胞不规则收缩，但更深层机制不明。本课题假设在整体与细胞水平，尤其在心梗模型下中枢神经CRF2R表达变异可致情绪紧张，外周增加UCN2影响SR Ca2+ pump、NCX、RyR、Ik与HRV分别促正性肌力或心律失常事件发生。本研究采用心梗造模、激动或阻断CRF2R、连续心电图记录、Patch-Clamp、Western-Blot及PCR对假设进行研究。此课题可明确UCN2在体水平是否致心律失常，并在细胞水平进一步探明UCN2正性肌力及致心肌细胞不规则收缩的机制，这有助于发现一新的致心律失常因子，或为心梗合并心力衰竭与心律失常寻找一新的治疗途径。

本研究背景：心衰高发病率、高死亡率与高医疗支出已使之成为一个全球性难题。下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的主要调节者corticotropin-releasing factor （促肾上腺皮质激素释放因子，缩写CRF） 及其肽家族成员对心血管的调节作用在国际相应研究领域正逐渐被引起关注。CRF与CRF 2型受体 (CRF2)同时存在于心肌细胞与神经细胞中。我们之前报道过，CRF2受体激动剂urocortin2 (UCN2)，可上调心肌细胞Ica-L通道及细胞内Ca2+浓度，并在心肌收缩力与心律失常发生中起重要作用。本研究内容主要包括：探讨给予CRF2受体激动剂UCN2是否影响：1)心梗大鼠预后及心功能；2）CRF2受体及钙调节蛋白（RyR2、SERCA）的表达，以及对海马与下丘脑c-fos mRNA、CRF1R mRNA与CRF2R mRNA的表达；3）心肌细胞动作电位、钾通道（IKr、IKs）、钙通道（Ica-L）；4）心电活动，如与心律失常紧密相关的自主神经活性的心率变异律。重要结果及主要数据：心衰大鼠腹腔注射UCN2(5、10或20µg/公斤/d) 后剂量-依赖性提高生存率（造模后30天生存率分别为70%、80%与89%），比心衰对照组（0%）明显提高。心超检测示心脏射血分数提高（UCN2 20µg/公斤/d组用药前后心脏射血分数为 26.24±1.74与33.26±2.9，P<0.05），心肌组织CRF2受体及SERCA2表达上升，下丘脑及海马c-FOS与CRF1、CRF2受体表达在高剂量组明显提高。UCN2可产生时间与浓度依赖性APD的延长（20分钟后达到基础水平的145%)。APD90%复极化时EC50为24.3nM。通过PKA抑制剂)或Na+/Ca2+交换抑制剂预处理，UCN2的动作电位延长作用被完全或部分消除。UCN2可降低hERG-HEK293细胞中快速激活的延迟整流钾电流。对心电图心率变异率数据统计分析表明，与对照组相比，UCN2组SDRR、SDARR明显增加，而SDSD、RSD、LF、HF、LF/HF无明显差异。结论：UCN2可改善心衰大鼠心功能，提高存活率及心脏CRF2受体与SERCA2表达。UCN2可明显延长心肌细胞APD，在hERG-HEK293细胞中，UCN2可降低IKr，这可能有助于APD的延长。